[發(fā)明專(zhuān)利]一種玻璃的加工方法及加工系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410516579.7
• 申請(qǐng)日: 2014-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104384637A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華;錢(qián)雙慶;華亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23H5/02
• 分類(lèi)號(hào): B23H5/02;B23H7/38;B23H7/30
• 代理公司: 南京匯盛專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安

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技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及玻璃加工，尤其涉及一種利用電火花放電、電化學(xué)腐蝕以及超聲振動(dòng)共同作用于玻璃，而實(shí)施的一種玻璃的加工方法及加工系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用，玻璃的加工成為微傳感器制備過(guò)程中的重要技術(shù)之一。

目前，在玻璃上加工微孔、微槽的方法主要有化學(xué)腐蝕、機(jī)械研磨等方法。化學(xué)腐蝕一般需要配合掩膜光刻工藝，加工過(guò)程中難以控制加工精度，容易破壞玻璃表面的平整度，加工的微孔、微槽的錐度明顯。機(jī)械研磨方法是在玻璃上覆蓋金剛砂，利用高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭對(duì)玻璃進(jìn)行研磨完成鉆孔，這種方法耗時(shí)長(zhǎng)、重復(fù)精度低，容易造成玻璃的破損。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃微孔、微槽的加工方法及加工系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有玻璃加工中存在的精度和效率不高及易破損的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的方法是：將待加工玻璃工件按加工面朝上浸于對(duì)玻璃有電化學(xué)腐蝕作用的化學(xué)溶液中，并使玻璃工件帶正電，同時(shí)使工具電極帶正電并作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和超聲振動(dòng)，所述工具電極作用于所述玻璃工件的加工面上，所述化學(xué)溶液成為放電通道，工具電極作用處的玻璃材料在放電瞬間的熱力效應(yīng)和超聲振動(dòng)產(chǎn)生的液壓沖擊波以及電化學(xué)陽(yáng)極溶解的共同作用下被去除，形成設(shè)定的加工面。

為了更好地進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)溶液優(yōu)選濃度范圍30-40%的堿性鈉鹽溶液。

由于一般玻璃不導(dǎo)電，為了在玻璃工件和工具電極之間施加一個(gè)電場(chǎng)來(lái)實(shí)施放電加工，一個(gè)優(yōu)選的方法是在玻璃工件的背面設(shè)置與直流電源正極連接的附加電極15，并且該附加電極15采用厚度為0.5-1mm的金屬鉑片，以保證良好的導(dǎo)電性能。而工具電極則采用具有耐高溫性能的碳化鎢材料。

為了較好地控制放電時(shí)的溫度及去除材料從玻璃本體上去除的速度，正負(fù)電極間的直流電源電壓為60-120V；工具電極的轉(zhuǎn)速控制在10-100r/s，振幅控制在15-25μm，超聲頻率控制在10-20kHz。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，一種玻璃加工系統(tǒng)：包括工具電極（13）、附加電極（25）、超聲振動(dòng)器（4）、調(diào)節(jié)支座（3）、直流電源（15）、化學(xué)溶液槽（16）和可平面移動(dòng)的工作臺(tái)（20），所述超聲振動(dòng)器（4）設(shè)置在所述調(diào)節(jié)支座（3）上，所述工具電極（13）連接在超聲振動(dòng)器（4）上并與所述直流電源（15）的負(fù)極相連，所述附加電極（25）設(shè)于玻璃加工件一側(cè)并和玻璃加工件共同置于于所述化學(xué)溶液槽（16）中，所述化學(xué)溶液槽（16）置于所述工作臺(tái)（20）上。

一個(gè)優(yōu)選的超聲振動(dòng)器（4）包括電機(jī)（45）、基座（46）和超聲振動(dòng)單元，所述電機(jī)（45）固定在調(diào)節(jié)支座（3）上，所述基座（46）一端與所述電機(jī)（45）的轉(zhuǎn)軸連接，一端設(shè)有容納內(nèi)腔（461），所述超聲振動(dòng)單元部分位于該容納內(nèi)腔（461）中并與基座（46）連接。

進(jìn)一步的，超聲振動(dòng)單元包括與基座（46）連接的連接座（41），和通過(guò)螺釘（47）由下而上依次連接在連接座（41）上端的下端塊（40）、壓電陶瓷片（49）、導(dǎo)電片（44）和上端塊（48），及通過(guò)螺紋連接固定在連接座（41）下端的變幅桿（42），所述工具電極（13）連接在所述變幅桿（42）的下端。

一個(gè)優(yōu)選的工具電極調(diào)節(jié)支座（3）包括固定支架（31）、絲桿（32）、螺母支架（33）、支撐板（34）和電機(jī)（35），所述絲桿（32）可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承于固定支架（31）并與所述電機(jī)（35）轉(zhuǎn)軸連接，螺母支架（33）旋接于絲桿（32）并與所述支撐板（34）連接。

本發(fā)明主要以電火花放電產(chǎn)生的熱力作用去除玻璃材料，通過(guò)控制工具電極所對(duì)應(yīng)電極的電壓及轉(zhuǎn)速，能較精確的控制材料去除量，并通過(guò)電化學(xué)陽(yáng)極溶解和超聲振動(dòng)產(chǎn)生的液壓沖擊波作用加速去除材料從玻璃本體上去除，發(fā)揮電火花加工、電化學(xué)加工和超聲加工各自的特長(zhǎng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)了較高精度和效率的玻璃微孔、微槽的加工，同時(shí)實(shí)施本發(fā)明方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝、檢修，且成本低。?

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的玻璃加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式